(1)外延芯片的失效

　　影響外延芯片性能及質(zhì)量的，主要是與外延層特別是P-n結(jié)部分的位錯和缺陷的數(shù)目和分布情況，金屬與半導(dǎo)體接觸層質(zhì)量，以及外延層及芯片表面和周邊沾污引起離子數(shù)目及狀況有關(guān)。芯片在加熱加電條件下，會逐步引起位錯、缺陷、表面和周邊產(chǎn)生電漂移及離子熱擴(kuò)散，使芯片失效，正是上面所說的本質(zhì)失效。要提高外延芯片可靠性指標(biāo)，從根本上要降低外延生長過程中產(chǎn)生的位錯和缺陷以及外延層表面和周邊的沾污，提高金屬與半導(dǎo)體接觸質(zhì)量，從而提高工作壽命的時間。目前有報(bào)道，對裸芯片作加速壽命試驗(yàn)，并進(jìn)行推算，一般壽命達(dá)10萬小時以上，甚至幾十萬小時。

　　(2)器件封裝的失效

　　有報(bào)道稱：LED器件失效大約70%以上是由封裝引起，所以封裝技術(shù)對LED器件來說是關(guān)鍵技術(shù)。有關(guān)LED器件封裝技術(shù)在文章[3]、[4]中有詳細(xì)論述，所以在此不作介紹，只簡要分析有關(guān)LED器件封裝的可靠性問題。LED封裝引起的失效是從屬失效，其原因很復(fù)雜，主要來源有三部分：

　　其一，封裝材料不佳引起，如環(huán)氧、硅膠、熒光粉、基座、導(dǎo)電膠、固晶材料等。

　　其二，封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，如材料不匹配、產(chǎn)生應(yīng)力、引起斷裂、開路等。

　　其三，封裝工藝不合適，如裝片、壓焊、點(diǎn)膠工藝、固化溫度及時間等。

　　為提高器件封裝可靠性，首先在原材料選用方面要嚴(yán)格控制材料的質(zhì)量，在封裝結(jié)構(gòu)上除了考慮出光效率和散熱外，還要考慮多種材料結(jié)合在一起時的熱漲匹配問題。在封裝工藝上，要嚴(yán)格控制每道工序的工藝流程，盡量采用自動化設(shè)備、確保工藝的一致性及重復(fù)性，保障LED器件性能和可靠性指標(biāo)。

　　3. LED驅(qū)動電源模塊

　　現(xiàn)階段國內(nèi)LED驅(qū)動電源有較多質(zhì)量問題，據(jù)報(bào)道，LED燈具失效，約70%以上是由驅(qū)動電源引起，這個問題應(yīng)引起行內(nèi)業(yè)者的重視。首先來分析電源模塊功能，一般由四部分組成：

　　電源變換：高壓變低壓、交流變直流、穩(wěn)壓、穩(wěn)流。

　　驅(qū)動電路：分立器件或集成電路能輸出較大功率組成的電路。

　　控制電路：控制光通量、光色調(diào)、定時開關(guān)及智能控制等。

　　保護(hù)電路：保護(hù)電路內(nèi)容太多，如過壓保護(hù)、過熱保護(hù)、短路保護(hù)、輸出開路保護(hù)、低壓鎖存、抑制電磁干擾、傳導(dǎo)噪聲、防靜電、防雷擊、防浪涌、防諧波振蕩等。

　　作為LED驅(qū)動模塊的功能，電源變換和驅(qū)動電路一定要有，控制電路要看實(shí)際需求而定，保護(hù)電路要根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品可靠性的需要來確定，采取保護(hù)電路，需要增加費(fèi)用，這與電源的成本是矛盾的。有報(bào)道稱，如果電源成本每瓦平均2~3元，其性價比還是較高。如何提高驅(qū)動電源模塊質(zhì)量，確保LED燈具的可靠性，原則上應(yīng)采取以下幾點(diǎn)措施：

　　其一，電源模塊必須選用品質(zhì)好的電子元器件。

　　其二，整體線路設(shè)計(jì)合理，包含電源變換、驅(qū)動電路、控制電路和保護(hù)電路。

　　其三，選用合適的保護(hù)電路，既可保護(hù)模塊性能質(zhì)量，又不增加太多的成本。

　　根據(jù)現(xiàn)有電源驅(qū)動模塊的質(zhì)量水平，要確保LED燈具壽命達(dá)到3.5萬小時，其難度是很大的。

　　4.散熱問題

　　LED照明燈具的可靠性(壽命)很大程度上取決于散熱水平，所以提高散熱水平是關(guān)鍵技術(shù)之一。主要是解決芯片產(chǎn)生多余熱量通過熱沉、散熱體傳出去，這是個很復(fù)雜的技術(shù)問題。下面將分別敘述：

　　(1)功率LED定義

　　哪些LED需要考慮散熱問題，功率LED需要散熱。功率LED是指工作電流在100mA以上的發(fā)光二極管。是我國行標(biāo)參照美國ASSIST聯(lián)盟定義的，按現(xiàn)有二種LED的正向電壓典型值2.1V及3.3V，即輸入功率在210mw及330mw以上的LED均為功率LED，都需要考慮器件熱散問題，有些人可能有不同看法，但實(shí)踐證明，要提高功率LED的可靠性(壽命)，就要考慮功率LED的散熱問題。

　　(2)散熱有關(guān)參數(shù)

　　與LED散熱有關(guān)的主要參數(shù)有熱阻、結(jié)溫和溫升等。

　　a.熱阻

　　熱阻是指器件的有效溫度與外部規(guī)定參考點(diǎn)溫度之差除以器件中的穩(wěn)態(tài)功率耗散所得的商。它是表示器件散熱程度的最重要參數(shù)。目前散熱較好的功率LED熱阻≤10℃/W，國內(nèi)報(bào)道最好的熱阻≤5℃/W，國外可達(dá)熱阻≤3℃/W，如做到這個水平可確保功率LED的壽命。

　　b.結(jié)溫

　　結(jié)溫是指LED器件中主要發(fā)熱部分的半導(dǎo)體結(jié)的溫度。它是體現(xiàn)LED器件在工作條件下，能否承受的溫度值。為此美國SSL計(jì)劃制定提高耐熱性目標(biāo)。(編輯：ZQY)